一種能夠在多種基材(如金屬、聚合物和陶瓷)上進(jìn)行表面特征可控生產(chǎn)的新型激光工藝。在應(yīng)用中，快速掃描的激光能將材料熔化。因表面溫度梯度而產(chǎn)生的表面張力使得熔化的材料隨之做局部移動。值得注意的是，整個過程中沒有添加電線或粉末等任何材料，完全是自動自發(fā)的。材料如何移動，以及最終形成的特征形狀由精確控制的光束路徑及其掃描過材料表面的速度所決定。此種工藝能夠制造出一致或迥異的特征。尤為特別的是，所能獲得的不同規(guī)格的表面特征為眾多應(yīng)用(包括骨科植入物、用于金屬連接的復(fù)合材料、熱交換器)提供了性能優(yōu)勢，并在超厚涂層的應(yīng)用中也有所幫助。
這一工藝的關(guān)鍵特點在于光束在同一點進(jìn)行多次回跡，并對順序構(gòu)建的各個表面特征進(jìn)行多次“碰擦”。這些特點使其區(qū)別于傳統(tǒng)的表面紋理加工工藝。電子束和激光束都可以用這一方法來生產(chǎn)表面特征，這一方法已獲“Surfi-Sculpt”注冊商標(biāo)。本文討論了這種激光變形技術(shù)，即利用光學(xué)功率來熔化和移動材料，從而制造出所需的表面特征。下面介紹近期兩個激光材料加工的進(jìn)展來展示這一工藝。高亮度激光器具備的優(yōu)勢在于其光束可以聚焦出高功率密度的小斑點，同時利用長焦距的光束聚焦透鏡。聚焦透鏡和焦斑之間需要較遠(yuǎn)的距離，是因為通過正交安裝的光束掃描振鏡可以實現(xiàn)Surfi-Sculpt工藝中要求的快速操縱激光束。近期，在后一領(lǐng)域產(chǎn)生了新一代激光掃描系統(tǒng)，能夠使用千瓦級激光束功率進(jìn)行操作。在此，碟片激光器和光纖激光器使用兩種不同的激光光束掃描系統(tǒng)，但都使用200-1000瓦之間相對適中的激光功率。
如何利用這一工藝開發(fā)出線性特征，也展示了聚焦于材料表面的激光光束的連續(xù)運(yùn)動。注意光束運(yùn)動的方向。被光束熔化的材料在凝固之前首先沿著光束路徑回流，在與光束的最初接觸點形成微小突出物，在光束“碰擦”后形成微小的物(在普通空氣環(huán)境中)。使用了碟片激光器來產(chǎn)生這一特征，激光功率為1千瓦，光束掃描速度為26毫米/秒。每個特征物的高度為2.5毫米。作為比較，圖5展示了用類似的掃描式樣在鈦金屬板上制成的特征(使用氬保護(hù)氣體)。這些特征是使用功率為750瓦的激光器而生成，從特征的底部延伸出16條
